Ponto de fusão é um exemplo de uma propriedade específica da matéria. Isso quer dizer que cada matéria vai apresentar uma temperatura de fusão diferente da outra. Através do ponto de fusão é possível determinar experimentalmente se uma substância está pura ou não.
O ponto de fusão está relacionado com diversos outros assuntos dentro da química. Alguns deles são: Os estados físicos da matéria, as mudanças de estado físico e interações intermoleculares. Quer aprender tudo sobre o assunto? Então, vamos lá! Porque o Descomplica preparou esse post incrível para que você saia daqui sabendo tudo sobre ponto de fusão!
O que é ponto de fusão?
O ponto de fusão é a temperatura que uma determinada substância muda do estado físico sólido para o estado físico líquido, para uma determinada pressão específica. Ou seja, em determinada pressão, a temperatura em que ocorre a mudança de uma substância do estado sólido para o líquido é o que determinará o Ponto de Fusão.
Veja a tabela com o ponto de fusão de algumas substâncias à 1 atm:
Substância | Ponto de Fusão (ºC)
| Água | 0 Álcool | -114 Ferro | 1538 Alumínio | 660
Vamos analisar a água a pressão de 1 atm.
Perceba que o ponto de fusão é de 0 °C. Isso quer dizer que, para estar no estado sólido, a temperatura precisa ser menor que 0°C. Quando a gente tira um cubo do congelador, como a temperatura do lado de fora é maior, o cubo de gelo começa a receber calor. Esse calor recebido faz com que a temperatura aumente até atingir o valor de 0 °C. Nesse momento, o gelo começa a derreter e muda para o estado líquido.
É muito importante que a gente perceba que no momento em que a substância está mudando de estado físico, a temperatura não é alterada. Ou seja, o gelo quando começa a derreter só vai passar de 0 °C quando estiver na forma líquida. Dessa forma, a parte sólida permanece à 0 °C.
Ponto de Fusão representado graficamente para substâncias puras
O ponto de fusão de uma substância pode ser representado por um gráfico. Mas falar do gráfico de ponto de fusão necessariamente implica em falarmos também do ponto de ebulição.
Veja o gráfico de mudança de estado físico para a água a pressão de 1 atm:
Analisando o gráfico, nós iremos ver que a 0 °C, temos a mudança do estado sólido (S) para líquido (L). Sendo assim, na temperatura de 0 °C temos o Ponto de Fusão da água. Outro detalhe interessante no nosso gráfico é na temperatura de 100 °C. Que ponto é esse? Esse é o Ponto de Ebulição, ali ocorre a mudança do estado líquido (L) para gasoso (G).
Perceba que do tempo t1 até t2 e no tempo t3 até t4 não houve mudança na temperatura. Como a temperatura permaneceu constante, durante a mudança de estado (Ponto de fusão e ebulição), podemos afirmar que esse gráfico é de uma substância pura. Ou seja, tínhamos apenas moléculas de água.
Ponto de Fusão representado graficamente para misturas
Uma mistura é formada por mais de uma substância. Isso pode acarretar uma mudança no ponto de fusão e ebulição. Numa mistura, geralmente o ponto de fusão e ebulição são variáveis. Ou seja, a temperatura irá variar durante a mudança de estado físico.
Veja o gráfico de uma mistura comum genérica:
Analisando o gráfico, nós iremos perceber que a mistura entra em fusão numa temperatura menor que 0 °C e termina a fusão um pouco acima de 0 °C. Ou seja, o ponto de fusão não é constante. O mesmo acontece com o ponto de ebulição, que não se mantém o mesmo durante a mudança de estado físico.
Temos ainda os casos em que o ponto de fusão é constante, mas o ponto de ebulição é variável, são as chamadas misturas eutéticas.
Veja graficamente:
E por último, temos as misturas azeotrópicas que apresentam o ponto de fusão variável e o ponto de ebulição constante.
Veja graficamente:
Como determinar o ponto de fusão
O ponto de fusão de uma substância pode ser determinado experimentalmente. Esse experimento consiste basicamente em aquecer uma amostra sólida até que essa venha a fundir. A temperatura é medida com um termômetro. Esse trabalho é realizado em um tubo Tubo de Thielle.
Tubo de Thielle
Como a temperatura de fusão de uma substância pura é constante, é possível verificar no termômetro que durante um certo intervalo de tempo, a temperatura não irá mais aumentar. Portanto, essa será a temperatura em que a substância está passando do estado sólido para líquido, determinando então o Ponto de Fusão.
Confira o esquema da aparelhagem usada no experimento:
Passo a passo para realização do experimento:
Adição da amostra sólida ao tubo capilar;
Fixação do tubo capilar junto ao termômetro;
Introdução do termômetro e capilar ao tubo de Thieller;
Aquecimento do tubo de Thieller.
OBS: O líquido usado para o banho não pode mudar para o estado gasoso durante o aquecimento.
Por que as substâncias apresentam ponto de fusão diferente?
Para que a mudança de estado físico ocorra, é necessário romper a interação que existe entre as moléculas. Ou seja, quanto maior for essa interação, mais energia e calor serão necessário fornecer para romper essas interações.
Falou em interação, a gente pensa logo em interações intermoleculares, um assunto bem amplo, que envolve muitos fatores. E de fato, esse assunto é um dos responsáveis pelo ponto de fusão de uma determinada substância. Quanto mais forte for a interação intermolecular, maior será a temperatura de fusão.
É importante a gente entender que esse é apenas um dos fatores. Portanto, existem casos que moléculas que apresentam interações intermoleculares mais fracas, possuem um ponto de fusão maior. Então qual o outro fator que pode influenciar?
A massa também é responsável por determinar o ponto de fusão de uma substância. Isso ocorre porque quanto maior for a massa maior também será a interação entre as partículas. Sendo necessário uma maior energia para mudar de estado físico.
Esses dois parâmetros são muito úteis para nós ajudar a prever qual substância apresenta um maior ponto de fusão. Porém, nunca deve substituir a experimentação. A química é uma ciência experimental, precisamos usar a teoria para explicar o que acontece experimentalmente.
Resumo: ponto de fusão
Ponto de Fusão é a temperatura em que uma substância muda do estado sólido para líquido.
Substância pura apresenta ponto de fusão e ebulição constante.
Mistura comum apresenta ponto de fusão e ebulição variável.
Mistura azeotrópica apresenta ponto de fusão variável e ponto de ebulição constante.
Mistura eutética apresenta ponto de fusão constante e ponto de ebulição variável.
Quanto maior a interação intermolecular, maior o ponto de fusão.
Quanto maior a massa maior o ponto de fusão.
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